Selbst geringfügige Fehler können während des Spritzgussverfahrens physische Defekte an einem Teil verursachen. Diese Defekte können die strukturelle Integrität des Teils beeinträchtigen oder es optisch weniger ansprechend machen, wobei beide Probleme wahrscheinlich dazu führen, dass das Teil unverkäuflich ist.
Spritzgusseinfallstellen sind ein Beispiel für einen solchen Fehler. In diesem Artikel wird untersucht, was diese Einfallstellen sind und wie Hersteller sie vermeiden können.
Was sind Einfallstellen beim Spritzgießen?
Einfallstellen beim Spritzgießen sind kleine Vertiefungen oder Krater, die sich in den dickeren Bereichen eines Spritzgussteils bilden. Sie entstehen in der Regel durch Schrumpfung, die sich auf die inneren Bereiche des Produkts auswirkt. Diese Einfallstellen können mehrere Ursachen haben, so dass ihre Beseitigung selten eine einfache Aufgabe ist.
Mögliche Ursachen für Einfallstellen beim Spritzgießen
Die Ursachen für Einfallstellen beim Spritzgießen können in fünf Hauptkategorien eingeteilt werden:
Schlechte Optimierung des Teiledesigns
Probleme mit Maschinen oder Verfahren
Werkstoffe
Probleme mit dem Bediener
Probleme bei der Formgestaltung
Schlechte Optimierung des Teiledesigns
In einer idealen Welt würden Teile mit einheitlicher Wandstärke konstruiert werden. Wenn dies nicht der Fall ist, muss der Designer die unterschiedlichen Wandstärken berücksichtigen. Wird dies versäumt, indem zu dicke Wände in das Teil eingebaut werden, kann dies zu Einfallstellen führen. Die Schmelze kann in diesen Bereichen nicht so gleichmäßig fließen wie in anderen Bereichen des Teils, was zu optischen Mängeln führt.
Probleme mit Maschinen oder Verfahren
Verschiedene Probleme mit den verwendeten Maschinen oder dem angewandten Spritzgussverfahren können Einfallstellen verursachen:
Einfallstellen können entstehen, wenn die zweite Phase des Verfahrens, die oft als Füll- und Haltezeit bezeichnet wird, zu kurz ist. Auch wenn der Druck in diesem Szenario korrekt ist, bedeutet die kurze Zeit, dass der Anschnitt des Teils nicht versiegelt wird. Ohne die Abdichtung kann die Schmelze aus dem Teil austreten, was zu Einfallstellen führt.
Die Kühlung der Schmelze muss ausreichend sein, um Einfallstellen zu vermeiden. Wenn die Zylindertemperatur zu hoch ist, tritt die Schmelze mit einer höheren Temperatur in die Spritzgussform ein, was zu ungleichmäßiger Abkühlung in dickeren Bereichen des Teils führt.
Wenn ein Teil zu lange zum Abkühlen braucht, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit von Einfallstellen. Eine Anpassung der Wandstärke des Teils kann zu einer schnelleren Abkühlung beitragen. Das Gleiche gilt für die ordnungsgemäße Regulierung der Kühlung, indem sichergestellt wird, dass Kanäle, Düsen und Zylinder auf ausreichender Temperatur gehalten werden.
Wenn die Einspritzgeschwindigkeit zu hoch ist, kann es vorkommen, dass die Hersteller ein unzureichendes Druckniveau erreichen. Eine Erhöhung des Fülldrucks kann dieses Problem lösen, ebenso wie eine Verlangsamung des Schmelzflusses.
Werkstoffe
Wenn die in der Schmelze verwendeten Materialien zu Einfallstellen beim Spritzgießen führen, ist meist eine falsche Fließgeschwindigkeit schuld. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Einfallstellen weit vom Anschnitt entfernt auftreten. Das Problem dabei ist, dass eine falsche Fließgeschwindigkeit die Druckübertragung behindert. Um das Problem zu lösen, muss der Hersteller in der Regel den Anschnitt erweitern und so Engpässe beseitigen, die den Durchfluss behindern.
Probleme mit dem Bediener
Der Bediener kann die Ursache für Einfallstellen sein, wenn er Unregelmäßigkeiten im Prozesszyklus zulässt. Solche Ungereimtheiten können darin bestehen, dass er die richtigen Maschinen- und Werkzeugtemperaturen nicht einhält oder Abweichungen bei der Dauer des Spritzgussverfahrens zulässt. Im Idealfall sollte der Spritzgießprozess automatisch ablaufen, so dass der Bediener nur im Falle eines Fehlers eingreift.
Probleme bei der Formgestaltung
Verschiedene Probleme können zur Entstehung von Einfallstellen führen:
Eine häufige Ursache für Einfallstellen ist die falsche Anschnittplatzierung. Dies ist typischerweise der Fall, wenn die Spritzgussform eine unzureichende Anzahl von Anschnitten hat oder wenn der Hauptanschnitt nicht an der dicksten Wand des Teils angebracht ist.
Wenn sich eine Verbindung zwischen einer Gegenwand und einer anderen Wand bildet, sollte die Sekundärwand zwischen 60 % und 70 % der Dicke der Gegenwand betragen. Ist dies nicht der Fall, kann die Schrumpfung zur Bildung von Einfallstellen führen.
Materiallieferanten stellen oft Daten für die Dimensionierung von Anschnitten und Kanälen zur Verfügung. Werden diese Angaben nicht beachtet, kann dies dazu führen, dass der Hersteller kleinere Anschnitte oder Angusskanäle als erforderlich vorsieht.
Wenn das Gleichgewicht zwischen Rippe und Wanddicke nicht eingehalten wird, kann dies ein Problem darstellen. Wenn die Rippe im Verhältnis zur Wanddicke zu hoch ist, kann es zu Einfallstellen kommen.
Wie man Einfallstellen beim Spritzgießen vermeidet
Zum Glück können die Hersteller verschiedene Techniken anwenden, um die Bildung von Einfallstellen beim Spritzgießen zu verhindern.
Füll- und Haltezeiten anpassen
Der Füll- und Nachdruck ist eine der häufigsten Ursachen für Einfallstellen. Eine Erhöhung des Füll- und Nachdruckes kann dazu beitragen, dass mehr Material in die dickeren Bereiche der Spritzgussform gelangt. Wenn genügend Material mit ausreichendem Druck in diese Bereiche gelangt, wird sichergestellt, dass die Materialmoleküle nicht an sich selbst ziehen und die Einfallstellen verschwinden.
Ändern der Schmelztemperatur
Stellen Sie sicher, dass die Schmelztemperatur innerhalb des vom Materialhersteller empfohlenen Bereichs liegt. Wenn die Temperatur zu hoch ist, braucht die Schmelze länger zum Abkühlen und es können Einfallstellen entstehen.
Anpassen der Spritzgussformgestaltung
Im Idealfall sollten alle Bereiche der Spritzgussform die Herstellung eines Teils mit Nennwandstärke ermöglichen. Dies ist jedoch nicht immer möglich, wenn ein Teil dickere Wände benötigt. In diesen Fällen kann das Problem der Einfallstellen gelöst werden, indem mehrere dünnere Abschnitte im dicken Bereich erstellt oder die dicke Wand entkernt wird.
Auch Ecken sind beim Spritzgießen ein Problem. Das Abrunden der Innen- und Außenecken verhindert, dass durch die Verbindung zweier Wände eine größere Dicke entsteht.
Übermäßige Temperaturen für die Spritzgussform vermeiden
Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann es länger dauern, bis der Anschnitt dicht ist. Wie bereits erwähnt, bietet ein Anschnitt, der nicht abdichtet, die Möglichkeit, dass Schmelze aus der Spritzgussform austritt, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit von Einfallstellen erhöht. Hersteller können sich an den Materialhersteller wenden, um den idealen Temperaturbereich für die Spritzgussform zu erfahren, den sie einhalten sollten.
Ausgleichsrippe und Wanddicke
Die Schmelze folgt dem Weg des geringsten Widerstands, das bedeutet, dass sie zunächst die dickeren Wandabschnitte füllt, bevor sie sich zu den dünneren Rippenabschnitten bewegt. Die dickeren Wandabschnitte kühlen schneller ab, so dass sich Einfallstellen bilden, wenn die Rippenabschnitte zu hoch sind. Vermeiden Sie eine Rippenhöhe, die mehr als das Dreifache der Wanddicke eines Teils beträgt. Das folgende Diagramm zeigt, wie dies geschehen kann:
Verwenden Sie die Sieben-Grad-Regel
Implementieren Sie eine Sieben-Grad-Neigung an der Basis aller Rippen, die in das Design des Teils eingebaut sind. Dadurch kann die Form die Schmelze gleichmäßiger einfüllen, wodurch Oberflächenfehler und Einfallstellen vermieden werden:
Anpassen des Boss-Designs
Bosse sind verstärkte Pfosten, die Schrauben oder Einsätze halten. Ein falsches Design kann zu Einfallstellen führen, da jeder Vorsprung zusätzliche Masse darstellt. Das Befolgen dieser Schritte gewährleistet eine korrekte Konstruktion:
Die Wandstärke des Bossen ist gleich dem Innendurchmesser des Lochs.
Verwenden Sie die Sieben-Grad-Regel an der Basis des Bossen.
Platzieren Sie Bossen nicht direkt an Außenwandabschnitten.
Durchführen einer Dickenanalyse
Masatomo, I. et al. schlugen in ihrer Studie ,, Visualisierung potenzieller Einfallstellen mit Hilfe der Dickenanalyse eines fein tessellierten Volumenmodells '' eine interessante Methode zur Extraktion von Einfallstellen auf der Oberfläche eines Teils vor.
Unter Verwendung fein mosaikartiger polyedrischer Modelle des Teils fanden die Forscher heraus, dass die Menge der wahrscheinlichen Schrumpfung proportional zur Dicke des Teils ist. Mithilfe der Sphärenmethode berechneten sie die Dicke der Polygone im mosaikartigen Modell und konnten so Einfallstellen extrahieren.
Die Studie ist unter dem obigen Link zu finden und stellt möglicherweise eine neue Methode zur Bekämpfung von Einfallstellen dar.
Externes gasunterstütztes Spritzgießen verwenden
Externes gasunterstütztes Spritzgießen (EGAIM) wird häufig eingesetzt, um Einfallstellen in amorphen Polymerteilen zu reduzieren. Sheofei, J. et al. entdeckten jedoch in ihrer Studie [Reduzierung der Einfallstellen eines kristallinen Polymers durch externes gasunterstütztes Spritzgießen], dass dieses Verfahren auch bei der Arbeit mit kristallinen Polymeren eingesetzt werden kann.
Einfallstellen beim Spritzgießen vermeiden
Einfallstellen beim Spritzgießen sind optische Mängel, die die ästhetischen und strukturellen Eigenschaften eines Teils beeinträchtigen. Durch Maßnahmen zur Beseitigung der Probleme, die diese Einfallstellen verursachen, können die Hersteller Produkte herstellen, die eine höhere Rentabilität und Qualität aufweisen.